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时间:2018-05-17
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1、第1章习题第2章习题2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。答:相同点1)形核的驱动力和阻力相同;2)临界晶核半径相等;3)形成临界晶核需要形核功;4)结构起伏和能量起伏是形核的基础;5)形核需要一个临界过冷度;6)形核率在达到极大值之前,随过冷度增大而增加。与均匀形核相比,非均匀形核的特点:1)非均匀形核与固体杂质接触,减少了表面自由能的增加;2)非均匀形核的晶核体积小,形核功小,形核所需结构起伏和能量起伏就小;形核容易,临界过冷度小;3)非均匀形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定;临界晶核半径相同时,接触角越小,晶核体积越小,形核越容
2、易;4)非均匀形核的形核率随过冷度增大而增加,当超过极大值后下降一段然后终止;此外,非均匀形核的形核率还与固体杂质的结构和表面形貌有关。2-7为了得到发达的柱状晶区应该采取什么措施?为了得到发达的等轴晶区应该采取什么措施?其基本原理如何?答:铸锭组织控制,主要是对柱状晶区和等轴晶区的分布范围和晶粒大小的控制。变更合金成分和浇铸条件可以改变各晶区分布范围的大小。对给定合金而言,有利于柱状晶区发展的因素有:较快的冷却速度,高的熔化温度和浇注温度,定向散热等;有利于等轴晶区发展的因素有:较慢的冷却速度,低的熔化温度和浇注温度,均匀散热等。为了获得细小的等轴晶粒
3、,可采用变质处理、振动和搅拌等措施。62-8指出下列各题错误之处,并改正之。1)所谓临界晶核,就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能增加时的晶胚大小。改正:临界晶核是体积自由能的减少补偿2/3表面自由能增加时的晶胚大小。2)在液态金属中,凡是涌现小于临界晶核半径的晶胚都不能成核,但是只要有足够的能量起伏提供形核功,还是可以成核的。改正:即使有足够的能量起伏供给,小于临界晶核半径的晶胚也不能成核。3)无论温度分布如何,纯金属都是以树枝状方式生长。改正:在负的温度梯度下,纯金属以树枝状方式生长。第3章习题3-4何谓成分过冷?成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式
4、和铸锭组织有何影响?答:成分过冷是指合金凝固时由于液固界面前沿溶质浓度分布不均匀,使其实际温度低于其理论熔点而造成的一种特殊过冷现象。在正的温度梯度下,若无成分过冷,晶体以平面方式生长,界面呈平直界面。成分过冷区较小时,晶体以胞状方式生长,呈现凸凹不平的胞状界面,称为胞状组织或胞状结构。成分过冷区大时,晶体可以树枝状方式生长,形成树枝晶。在两种组织形态之间还会存在过渡形态:平面胞状晶和胞状树枝晶。当成分过冷度大于形成新晶核所需要的过冷度时,就会在固液界面前沿的液相中产生大量的新晶核,从而获得等轴晶粒。3-12假定需要用wZn=30%的Cu-Zn合金和wS
5、n=10%的Cu-Sn合金制造尺寸、形状相同的铸件,参照Cu-Zn和Cu-Sn二元合金相图,回答下述问题:1)哪种合金的流动性好?2)哪种合金形成疏松的倾向达?3)哪种合金的热裂倾向大?4)哪种合金的偏析倾向大?答:合金的流动性、形成疏松的倾向、热裂的倾向、枝晶偏析倾向主要取决于相图上液相线和固相线之间的距离。液相线和固相线之间的距离越大,合金的流动性越差,形成疏松的倾向、热裂倾向、枝晶偏析倾向越大。wZn6=30%的Cu-Zn合金液相线和固相线之间的距离较小,所以流动性好;wSn=10%的Cu-Sn合金液相线和固相线之间的距离大,所以形成疏松的倾向、热
6、裂倾向和枝晶偏析倾向大。第4章习题4-1分析wC=0.2%、wC=0.6%、wC=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程,用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织,并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。解:在室温下,铁碳合金的平衡相是α-Fe(碳的质量分数是0.008%)和Fe3C(碳的质量分数是6.69%),故(1)wC=0.2%的合金在室温时平衡状态下α相的相对量及Fe3C相的相对量分别为wC=0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe和珠光体,其组织可近似看做和共析转变完时一样,在共析温度下α-Fe碳的成分是0.0218%,共析
7、组织的碳的成分为0.77%,故wC=0.2%的合金在室温时组织中P的相对量为(2)wC=0.6%的合金在室温时平衡状态下α相的相对量及Fe3C相的相对量分别为wC=0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe和珠光体,在室温时组织中P的相对量为(3)wC=1.2%的合金在室温时平衡状态下α相的相对量及Fe3C相的相对量分别为6wC=1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是珠光体和Fe3C,在室温时组织中P的相对量为4-2分析wC=3.5%、wC=4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程,画出冷却曲线和组织变化示意图,并计算室温下的组织组成物和
8、像组成物的含量。解:wC=3.5%的铁碳合金在室温平衡相是α-Fe(碳的质量分数
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